Le brunissement des vitraux médiévaux : approche biogéochimique pour la compréhension d'un phénomène d'altération complexe

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Le brunissement des vitraux médiévaux : approche biogéochimique pour la compréhension d'un phénomène d'altération complexe

Type de document : Travaux universitaires

Auteur(s) : VALBI, (V.) | ROSSANO, (S.). Directeur de thèse | VERNEY-CARON, (A.). Directeur de thèse | Université Paris-Est. Laboratoire Géomatériaux et Environnement

Edité par Université Paris-Est. Marne-la-Vallée - 2020

Mémoire de recherche: Thèse effectuée au Laboratoire Géomatériaux et Environnement (LGE) en collaboration avec le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) et le Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques (LRMH)

Type de document: Thèse
Langue: français
Description physique: 220 p. ; 30 cm

Date de publication: 2020

Résumé: Le phénomène de brunissement est une pathologie affectant les vitraux du Moyen-Age de composition silico-calco-potassique contenant du Mn. Il se traduit par l'apparition, en surface du verre, de taches brunes riches en Mn, qui entraînent une perte de transmission de la lumière et de lisibilité de l'œuvre.Des travaux antérieurs ont montré que ce brunissement est lié à l’oxydation du Mn qui passe de la forme Mn2+/3+ dans le verre sain à Mn3+/4+ dans les zones altérées. Cependant, les différentes étapes qui conduisent à la formation localisée de phases brunes, ainsi que le rôle potentiel des microorganismes dans l’apparition de la pathologie restent encore à déterminer. Une compréhension plus poussée de ce phénomène permettrait en effet d’envisager des traitements de conservation plus adaptés.Dans cette étude, l’identification par séquençage ADN des microorganismes cultivables présents sur trois sites de vitraux in situ a été réalisée. Les résultats indiquent que des populations riches et variées de microorganismes sont rencontrées sur ces vitraux.Afin d’étudier de manière ciblée la contribution microbiologique lors des différentes étapes de formation du brunissement, une approche mécanistique en deux étapes a été adoptée grâce à des expériences d’altération de deux verres modèles (verre VM avec Mn et verre VNM sans Mn). Tout d’abord, la dissolution du verre et le relâchement du Mn en solution ont été étudiés de façon abiotique (dans une solution d’EUP tamponnée et en milieu de culture stérile), biotique indirecte (en présence d’exsudats microbiens) et biotique directe (en présence de la souche modèle Pseudomonas putida). Les analyses des solutions révèlent que les cinétiques et la stœchiométrie de dissolution du verre sont influencées par la présence des exsudats et des cellules bactériennes. Les deux exsudats testés (acide oxalique et sidérophore DFOB) ont des effets différents sur la dissolution du verre dépendant de leurs capacités complexantes. Le verre VM est plus durable que VNM en EUP, mais au contraire il est plus impacté par la présence de ces ligands à cause de la complexation du Mn. Le Mn semble donc revêtir un rôle clé dans l’interaction indirecte verre-bactérie. En présence de P. putida, la stœchiométrie de dissolution du verre est principalement impactée par la production d’un sidérophore, la pyoverdine (PVD) qui complexe le Mn et enclenche le processus d’oxydation menant à la formation d’un biofilm contenant des oxydes de Mn. Réciproquement, le comportement des bactéries (croissance bactérienne, production de PVD et oxydation de Mn) est impacté par l’accès aux éléments du verre.Ensuite, la mobilité du Mn au sein de la couche d’altération et sa capacité de formation de phases brunes par voie abiotique (par expériences d’imbibition de verre altéré avec une solution riche en Mn) et biotique (par croissance de biofilm de Pseudomonas putida en surface du verre) a été étudiée. Des phases brunes ont été obtenues par voie abiotique et biotique et caractérisées par microscopie optique et électronique (MEB, MET) et par microsonde électronique. Dans les deux cas, elles présentent des caractéristiques physico-chimiques (enrichissement en Mn, caractère amorphe) similaires aux phases identifiées sur des vitraux anciens.La combinaison des résutlats obtenus au cours de ces différentes tâches a finalement permis de formuler différentes hypothèses, impliquant ou non des microorganismes, sur les mécanismes responsables de l’apparition du brunissement.

Citer la référence: VALBI, (V.) , ROSSANO, (S.). Directeur de thèse , VERNEY-CARON, (A.). Directeur de thèse , Université Paris-Est. Laboratoire Géomatériaux et Environnement, Le brunissement des vitraux médiévaux : approche biogéochimique pour la compréhension d'un phénomène d'altération complexe, Université Paris-Est. Marne-la-Vallée, 2020

Contributeurs

LOISEL, (C.). Conseiller scientifique
TRICHEREAU, (B.). Conseiller scientifique
Laboratoire de recherche des monuments historiques
Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques

Cote

V410

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